Особенности горно-геологических и горнотехнических условий освоения золоторудных месторождений Нижнеякокитского рудного поля

М.В. Рыльникова¹, С.В. Рыжов^1,2, Е.Н. Есина^1
1 Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук им. академика Н.В. Мельникова, г. Москва, Российская Федерация
² ПАО «Селигдар», г. Москва, Российская Федерация
Горная Промышленность №2 / 2020 стр. 115-120

Резюме: На современной стадии развития горнотехнических систем в результате длительной эксплуатации золоторудных месторождений наблюдается сокращение объема воспроизводства ресурсной базы, снижение качественных характеристик добываемых руд, усложнение геомеханической обстановки, удорожание добычи, осложнение экологической ситуации в регионе. В условиях постоянного истощения богатых и легкодоступных к разработке золоторудных месторождений происходит изменение категории запасов и прогнозных ресурсов. Вместе с тем, неуклонное развитие техники и технологий поиска, разведки, добычи и переработки руд с оптимальными параметрами геотехнологии в значительной мере компенсирует на этапах освоения месторождения снижение качества вовлекаемого в разработку золотоносного сырья, обеспечивая прирост производства золота в стране. В статье рассмотрены особенности горно-геологических и горнотехнических условий освоения золоторудных месторождений Нижнеякокитского золоторудного поля, расположенных в республике Саха (Якутия). Показано, что ввиду значительной изменчивости содержаний золота при освоении запасов месторождения особое внимание необходимо уделить управлению качеством добываемой и подаваемой на переработку руды. Доказано, что в сложных природно-климатических и горнотехнических условиях эффективное освоение запасов месторождения зависит от дифференцированного подхода к выбору способа переработки руд различного качества с обоснованием рациональной структуры производственных мощностей рудника и перерабатывающих производств.

Ключевые слова: комплексное освоение, золоторудное месторождение, горно-геологические условия, горнотехнические условия, эффективность, безопасность, открытая геотехнология, Нижнеякокитское рудное поле

Для цитирования: Рыльникова М.В., Рыжов С.В., Есина Е.Н. Особенности горно-геологических и горнотехнических условий освоения золоторудных месторождений Нижнеякокитского рудного поля. Горная промышленность. 2020;(2):115-120. DOI: 10.30686/1609-9192-2020-2-115-120.

Информация о статье

Поступила в редакцию: 23.04.2020

Поступила после рецензирования: 30.04.2020

Принята к публикации: 06.05.2020

Информация об авторах

Рыльникова Марина Владимировна – доктор технических наук, профессор, заведующий отделом теории проектирования освоения недр, Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В. Мельникова Российской академии наук, г. Москва, Российская Федерация; ORCID 0000-0002-9984-5980; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..

Рыжов Сергей Владимирович – Председатель Совета директоров золото- и оловодобывающей компании, ПАО «Селигдар»; научный сотрудник, Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук им. академика Н.В. Мельникова, г. Москва, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..

Есина Екатерина Николаевна – кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник, Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В. Мельникова Российской академии наук, г. Москва, Российская Федерация; ORCID 0000-0002-1685-2406; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..

Введение

В условиях крупнейшего мирового экономического кризиса золотодобыча является одной из немногих отраслей, эффективное функционирование которой в меньшей степени зависит от потребностей рынка в условиях мирового спада производства и способно компенсировать падение ВВП [1–5]. Для России, обладающей значительными запасами золоторудных месторождений, часто расположенных в районах с неблагоприятными климатическими условиями, с неразвитой инфраструктурой, характеризующихся весьма сложным залеганием рудных тел, низким и невыдержанным в массиве месторождения содержанием ценных компонентов, выбор и обоснование оптимальных параметров геотехнологий добычи и переработки сложноструктурных месторождений золотосодержащих руд представляет весьма актуальную задачу [6–9].

Такими золоторудными месторождениями является группа месторождений Нижнеякокитского рудного поля, расположенная в республике Саха (Якутия). Отработку месторождения осуществляет ПАО «Селигдар» – одна из ведущих золотодобывающих компаний России, отмечающая в этом году пятнадцатилетие своей деятельности. Изменение категории запасов и прогнозных ресурсов жильных золоторудных месторождений происходит в условиях постоянного истощения богатых и легкодоступных к разработке руд. Вместе с тем, неуклонное развитие техники и технологий поиска, разведки, добычи и переработки руд с оптимальными параметрами геотехнологии в значительной мере компенсирует на этапах освоения месторождения снижение качества вовлекаемого в разработку золотоносного сырья, обеспечивая прирост производства золота в стране [10–13].

Общая характеристика месторождений

Нижнеякокитское рудное поле, включающее в себя золоторудные месторождения «Надежда», «Верхнее», «Смежное» и ряд других, а также крупные рудопроявления, находится в Алданском районе республики Саха (Якутия) в 45–65 км к югу от районного центра г. Алдана и в 10–20 км к юго-западу от г. Томмота (рис. 1).

Все месторождения Нижнеякокитского рудного поля (НЯРП) относятся к единому геолого-промышленному типу месторождений золота в переотложенных глинистых отложениях коры выветривания и расположены в схожих геологических условиях. Месторождения однотипны в структурном плане, по морфологии рудовмещающих залежей, вещественному составу, генетическим и геохимическим особенностям руд. Представляется, что это части некогда единого крупного золоторудного объекта, который в свою очередь являлся восточным флангом Куранахского рудного поля.

Золоторудные тела представляют собой залежи лентообразной, плащевидной формы с извилистыми контурами, раздувами и пережимами, как по вертикали, так и в плане обусловленные карстовыми впадинами, провалами, взбросами доломитов вблизи поверхности. Наиболее характерной особенностью, типичной и для аналогичных залежей куранахских месторождений, являются сложные невыдержанные параметры залегания залежей, обусловленные облеганием, обволакиванием подстилающих закарстованных пород. В плане большая часть залежей имеет вытянутую в северо-западном, северо-северо-западном, субмеридиональном или северо-северо-восточном направлениях форму с отчетливым сужением мощности в глубине массива горных пород.

Внутри рудных тел золото распределено неравномерно, участки с высоким содержанием чередуются с убогими рудами и безрудными участками, что предопределяет при разработке месторождения контрольные эксплуатационные опробования и применение методов управления качеством рудной массы.

Кроме горизонтальных пластообразных залежей выделяются также «рудные столбы» – рудные тела в узких желобообразных, мульдообразных, щелевидных, воронкообразных карстовых полостях, образующих сложный лабиринт впадин. Размеры рудных залежей и тел колеблются в широких пределах: мощность – от 1 до 40–90 м и более (средняя по месторождениям – 13,3–26,4 м), ширина – от 20 до 100–140 м, длина – от метров до 1300–1800 м (месторождение «Надежда»). Выход рудных залежей на поверхность и неглубокое их залегание позволяют большую часть месторождений отрабатывать эффективно открытым способом. При доразведке глубоких горизонтов центральной части месторождения была вскрыта крутопадающая минерализованная зона, контролируемая дайками сиенитов. Минерализованная зона развивается по системе тектонических нарушений и представлена дезинтегрированными, метасоматически измененными доломитами и сиенитами (рис. 2).

Руды Нижнеякокитского рудного поля по буримости отнесены к VI–VII категории². Крепость их по шкале проф. М.М. Протодьяконова составляет 2–4. Руды месторождения залегают в зоне вечномерзлых грунтов, поэтому, несмотря на невысокую крепость пород, отработка их требует применения буровзрывных работ. Коэффициент разрыхления дезинтегрированных пород – 1,4. Содержание свободной SiO2 в рудах – более 70%. Плотность вмещающих пород меняется от 2,45 до 2,78 т/м³ и в среднем составляет 2,7 т/м³. Естественная влажность пород менее 1%. Временное сопротивление одноосному сжатию в сухом состоянии изменяется от 42,2 до 146,7 МПа.

В настоящее время на месторождениях «Надежда», «Смежное-2», «Верхнее» и «Трассовое» ведутся эксплуатационные работы по добыче руд. В период с 2008 по 2015 г. на месторождениях в сумме извлечено из недр 11358,6 тыс. т. руды, в них 14715,6 т. золота и 18,1 т. серебра. Эксплуатационные потери руды составили 2,1 % (241,6 тыс. т), металла – 2,0% (302,3 кг золота и 350,0 кг серебра), разубоживание руды составило 8,0% (908,2 тыс. т). Погашено в недрах 9064,5 тыс. т руды, 13528,4 кг золота и 17,91 т серебра балансовых и забалансовых запасов категорий С1 и С2. Переработка руды и извлечение золота проводится на двух участках с применением метода кучного выщелачивания (КВ). Горнорудный комбинат «Нижнеякокитский» перерабатывает руду с месторождений «Надежда», «Смежное-2» и «Трассовое», а на производственной площадке «Межсопочный» перерабатывает руду с месторождения «Верхнее». По состоянию на конец 2019 г. месторождение «Надежда» отработано свыше, чем на 90%, «Смежное-2» – на 65% и «Верхнее» – на 45%. На месторождении «Трассовое» добычные работы находятся в стадии развития производственной мощности, а на месторождениях «Хвойное» и «Смежное-1» горные работы находятся в начальной стадии развития.

В связи с изменением экономических условий за период после утверждения ТЭО постоянных разведочных кондиций в 2008 году, ТКЗ Якутнедра было рекомендовано пересмотреть существующие кондиции для Нижнеякокитского рудного поля, поскольку переутверждение запасов по новым экономическим параметрам позволит вовлечь в отработку дополнительную часть из ранее забалансовых запасов и, как следствие, продлить срок эксплуатации месторождений Нижнеякокитского рудного поля3. Пересчет запасов в оптимизированном экономически обоснованном контуре карьера осуществлен по оптимизированному варианту при бортовом содержании золота 0,3 г/т, при минимальной мощности рудного тела и максимальной мощности пустого прослоя – 5 м4.

Рассмотрим особенности освоения месторождений Нижнеякокитского рудного поля.

Особенности горно-геологических и горнотехнических условий разработки

Месторождение Надежда находится в северо-восточной части Нижнеякокитского рудного поля, занимает водораздельное пространство ручьев Дъяхтар-Елбют, Сугурунгу-Табар и Табардыр-Юрюйэтэ. Расстояние до г. Алдан– 58 км, до Куранахской ЗИФ – 33 км. Общая площадь месторождения составляет около 2,0 км2.

Золоторудные проявления месторождения Надежда по геолого-структурным особенностям, вещественному составу руд и околорудных метасоматитов относятся к куранахскому подтипу оруденения золото-джаспероидного геолого-промышленного типа. Золотоносность месторождения связана с дезинтеграцией пирит-кварцевых метасоматитов и переотложением продуктов разрушения в карстовые полости неоген-четвертичного возраста. Месторождения золота Смежное-1 и Смежное-2 фактически представляют собой две отдаленные части единого объекта и размещаются в пределах Нижнеякокитского рудного поля в его центральной части. Эти месторождения также относятся к куранахскому типу месторождений в переотложенных корах выветривания.

По результатам отработки месторождения «Смежное-2» установлено, что на долю мелких рудных тел, со средними размерами по длине l = 14,3 м и ширине и b = 6,0 м, площадью S менее 200 м2, приходится 10,4% всех запасов; на долю средних по площади рудных тел, с S = 200–2000 м2, со средними l = 51.8 м и b = 14.9 м, – 48,0% и на долю относительно крупных рудных тел, с S > 2000 м2, со средними l = 122.3 м и b = 27.3м, – 41,6%.

Причем, распределение золота весьма неравномерное: от безрудного или низкого содержания (менее 0,3%) до высокого – до 10 г/т. Это предопределило необходимость разделения извлекаемых запасов со складированием некондиционных бедных руд во временные рудные склады, укладкой бедных кондиционных руд в штабели выщелачивания и переработкой рядовых и богатых кондиционных руд на обогатительной фабрике. Оптимизация структуры производственной мощности рудника по добыче бедных некондиционных, бедных кондиционных и рядовых кондиционных руд, обеспечивающего устойчивое эффективное функционирование предприятия в сложных экономических условиях, позволяет повысить полноту освоения запасов месторождения.

Месторождение Трассовое расположено в западной части Нижнеякокитского рудного поля. Рудные залежи, расположенные в толще дезинтегрированных отложений коры выветривания, также характеризуются невыдержанными характеристиками элементов залегания рудных тел, резкой изменчивостью глубины залегания верхних и нижних границ, наличием раздувов и пережимов. Морфология рудных залежей – сложная, определяется сочетанием линейных лентообразных и площадных плащеобразных форм. Месторождение находится на начальной стадии эксплуатации.

При этом, как и характерно для всех месторождений Нижнеякокитского рудного поля, богатые руды проявляются на ограниченных участках. При обосновании параметров геотехнологии учитывается, что появление богатых руд обусловлено рудоконтролирующими дайками, либо связано с рудоподводящими каналами, мощность которых ограничена, а залегание – либо крутопадающее, либо субвертикальное.

Минеральный состав руд: карбонаты (1,5–17%), окислы и гидроокислы железа и марганца (10–17,4%), глинистые минералы (14,5–35%), кварц и полевые шпаты (38,3–73,2%), прочие минералы (0,01–0,3%). Основным золотосодержащим минералом является лимонит. Кроме тонкодисперсного золота в лимоните, в окисленных рудах содержится так называемое «хрупкое» золото, представленное мельчайшими выделениями в тонком срастании с гидроокислами железа и глинистыми минералами. Кроме золота, руды всех месторождений содержат серебро.

Показатели технологии переработки руд

Минеральный состав руд и вмещающих пород, относительно повышенного содержания драгоценных металлов указывает на целесообразность использования методов кучного выщелачивания для извлечения золота и серебра. Руды всех месторождений по химическому составу весьма близки и идентичны. Среднее содержание золота и серебра по участкам составило 1,23 г/т и 1,53 г/т, соответственно; извлечение золота и серебра в товарную продукцию методами кучного выщелачивания 75,50 и 11,56% (табл. 1).

Серебро, из-за весьма низкого содержания в рудах и невысокого извлечения имеет незначительную извлекаемую ценность, и может рассматриваться в качестве попутного компонента только условно.

В период с 2008 по 2016 г. ГРК «Нижнеякокитский» перерабатывал руду участков «Надежда», «Смежное», «Трассовое» методом кучного выщелачивания. Месторождение «Верхнее» перерабатывалось на ГРК «Межсопочное». Ввиду сокращения затрат на транспортировку и снижения капитальных затрат на строительство перерабатывающих мощностей ГРК «Нижнеякокитский», отработка участка «Верхнее» осуществляется на ГРК «Межсопочное».

При обосновании кондиций контур продуктивной залежи был проведен по условному бортовому содержанию, близкому к содержанию золота в хвостах обогащения – 0,3 г/т. При таком подходе к проектированию в контуре залежи сосредоточены запасы при максимальном коэффициенте рудоносности. В целом, по всем месторождениям Нижнеякокитского рудного поля снижение бортового содержания золота с 0,6 г/т до 0,3 г/т привело к увеличению (приросту) балансовых запасов на 75,2% по руде и на 31,3% по золоту.

Совершенствование проектных решений при снижении в 2 раза бортового содержания золота привело к формированию технологических схем добычи и переработки руды, которые включают следующие операции:

– вскрытие и буровзрывная разработка карьера по комбинированной продольно-поперечной системе, предусматривающей отработку месторождения экскаваторами с применением при минимальном разносе рабочего борта вкрест простирания рудных залежей;

– доставка автосамосвалами кондиционной руды из карьеров на рудный склад дробильно-сортировочной установки с формированием бульдозером рудного усреднительного склада;

– подача бульдозером руды на дробильно-сортировочную установку с предварительным грохочением, которая перед двухстадиальным дроблением руды с получением готового класса минус 40 мм конвейером подается на склад;

– подача бульдозером дробленой руды на установку окомкования, смешивание руды с цементом, окомкование смеси в аппарате барабанного типа, откуда готовые окатыши конвейером транспортируются на площадку кучного выщелачивания. Затем окатыши со стационарных конвейеров перегружаются на передвижные, посредством штабелеукладчика формируется рудный штабель выщелачивания, высотой 7 м, с радиусом укладки руды до 30 м;

– выщелачивание руды (перевод золота в раствор) цианидными защелаченными растворами с применением бактерий [14].

Показатели выщелачивания

Промышленная отработка месторождений Нижнеякокитского рудного поля, за исключением месторождения Хвойное, осуществляется с 2008 года. На промплощадке «Нижнякокитский» методом кучного выщелачивания» перерабатываются руды участков «Надежда», «Смежное-1», «Смежное-2» и «Трассовое»5.

Результаты технологических испытаний показывают, что руда месторождений Нижнеякокитского рудного поля пригодна для переработки кучным выщелачиванием. Схема технологического процесса включает двухстадиальное дробление в замкнутом контуре с грохочением и получением материала размером – 40 мм. Дробленая руда окомковывается с цементом и укладывается в штабеля. Штабеля затем орошаются раствором цианидов, а продуктивные растворы собираются в резервуары.

Продуктивные растворы прокачиваются через сорбционные колонны, где золото осаживается на активированный уголь. Периодически уголь с адсорбированным металлом отправляется на десорбцию и последующий электролиз. Готовая товарная продукция – слитки лигатурного золота – сплав Доре. При отработке месторождения необходимо уделить внимание управлению качеством добываемой и подаваемой на переработку руды [15].

Проектная производительность – 1,25 млн. т в год, фактическая – 2,10 млн. т в год (2016 г). На промплощадке «Межсопочное» перерабатываются руды участка Верхнее. Фактическая производительность – 0,6 млн. т в год. Методом кучного выщелачивания перерабатывается 0,52 млн. т в год. Оставшиеся 0,08 млн. т в год перерабатываются по раздельной гидрометаллургической технологии на опытно-промышленной установке (кучное выщелачивание класса -40+1 мм и чановое выщелачивание класса –1+0 мм). С учётом незначительного экономического эффекта по сравнению с кучным выщелачиванием компания отказалась от внедрения данной технологии на всю производительность.

По результатам промышленной отработки месторождения были оптимизированы проектные технологические параметры технологии кучного выщелачивания: увеличена высота отсыпки куч с 6 до 10 м, снижен расход цианида с 0,37 до 0,12 г/т, увеличен расход цемента с 12 до 15 кг/т. Согласно результатам выщелачивания в агитационном режиме, извлечение золота зависит от крупности дробления. Данная зависимость наблюдается до определенной крупности. Установлено, что процесс выщелачивания золота протекает быстрее при более мелком дроблении.

Заключение

Однотипность горно-геологических условий месторождения Нижнеякокитского рудного поля определила возможность эффективного применения открытой геотехнологии с разделением руд на богатые для передела на обогатительной фабрике, кондиционных фракций для кучного выщелачивания, некондиционных фракций – на склад бедных руд и безрудную фракцию – на отвал. Руды месторождения отличаются значительной изменчивостью содержаний золота. При отработке месторождения необходимо уделить внимание управлению качеством добываемой и подаваемой на переработку руды. Выбор метода кучного выщелачивания с биоокислением руд определяется сочетанием благоприятных факторов для применения биологических бактерий в сложных климатических условиях Якутии. Доказано, что дифференцированный подход к выбору способа переработки руд различного качества с обоснованием рациональной структуры производственных мощностей рудника и перерабатывающих производств способен обеспечить рост совокупного дисконтированного дохода и полноту освоения месторождения, даже в сложных природно-климатических и горнотехнических условиях Якутии.

Список литературы

1. Трубецкой К.Н. (ред.) Развитие ресурсосберегающих и ресурсовоспроизводящих геотехнологий комплексного освоения месторождений полезных ископаемых. М.: ИПКОН РАН; 2014.

2. Asad M.W.A., Qureshi M.A., Jang H. A review of cut-off grade policy models for open pit mining operations. Resources Policy. 2016;49:142– 152. DOI: 10.1016/j.resourpol.2016.05.005.

3. Zayernyuk V.M., Mukhomorova I.V., Zabaikin Iu.V., Egorova E.N., Seifullaev B.M. Analysis of the current state and prospects of the gold mining industry in Russia. Espacios. 2017;38(58):24. Available at: https://www.revistaespacios.com/a17v38n58/a17v38n58p24.pdf.

4. Howe S., Pan J. Application of Enterprise Optimisation Considering Ultra High Intensity Blasting Strategies. Whittle Consulting Ltd.; 2018.

5. Wellmer F.-W., Scholz R.W. What Is the Optimal and Sustainable Lifetime of a Mine? Sustainability. 2018;10(2):480. DOI: 10.3390/ su10020480.

6. Трубецкой К.Н., Рыльникова М.В. Состояние и перспективы развития открытых горных работ в XXI веке. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2015;(S1-1):21–32.

7. Арсентьев А.И., Холодняков Г.А. Проектирование горных работ при открытой разработке месторождений. М.: Недра; 1994.

8. Анистратов Ю.И., Анистратов К.Ю. Проектирование карьеров. М.: Гемос Лимитед; 2002.

9. Вареничев А.А., Комогорцев Б.В., Громова М.П. Сырьевая база золота России. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2016;(8):212–220. Режим доступа: http://www.giab-online.ru/files/Data/2016/8/212_220_8_2016.pdf.

10. Беневольский Б.И. Золото России: проблемы использования и воспроизводства минерально-сырьевой базы. 2-е изд. М.: Геоинформцентр; 2002.

11. Абрамова М.А. Перспективы мирового потребления драгоценных металлов. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018;(S52):8–12. DOI: 10.25018/0236-1493-2018-12-52-8-12.

12. Golik V., Komashchenko V., Morkun V., Burdzieva O. Metal deposits combined development experience. Metallurgical and Mining Industry. 2015;7(6):591–594.

13. Arteaga F. The Mining Rate in Open Pit Mine Planning. A thesis submitted for the degree of Master of Philosophy at The University of Queensland. The University of Queensland; 2014. Available at: https://vdocuments.site/the-mining-rate-in-open-pit-mine-planning.html.

14. Башлыкова Т.В., Рыжов С.В., Аширбаева Е.А., Грознов И.Н. Способ извлечения благородных металлов из отработанных штабелей кучного выщелачивания. Патент на изобретение РФ № 2622534. Заявл. от 23.09.2015. Опубл. 16.06.2017.

15. Рыльникова М.В., Радченко Д.Н. Методологические аспекты проектирования системы управления минерально-сырьевыми потоками в полном цикле комплексного освоения рудных месторождений. Рациональное освоение недр. 2016;(2-3):36–41.